竹材及其衍生材料在外立面幕墙施工中的应用

  竹材及其衍生材料在外立面幕墙施工中的应用

朱健,王振国

中建八局第一建设有限公司

摘要：建筑外立面幕墙施工过程中，幕墙材质的选择是其中重要的环节之一，直接影响建筑外立面施工成本和施工安全，同时为了节省能源排放，从材料及各项环保技术的角度重新审视设计材料与人之间的关系，寻求更为生态的材料取代大量消耗能源的材料如：钢材、石材、木材等。 竹钢为一种以再生性良好的竹子为原料的改进新型建筑材料，介绍了竹钢材料的物理性能、特点和应用范围。并以广阳岛国际会议中心EPC项目为例，对外立面幕墙形式复杂的特点展开研究分析，阐述了竹钢材料在外立面幕墙施工中的应用情况，为竹钢环保性材料的应用提供了工程参考。

关键词：竹钢、环保型材料、外立面幕墙

1、引言

目前, 建筑行业外立面幕墙系统大多采用石材、玻璃幕墙, 但随着绿色节能在全世界范围内的开展, 新型、环保、节能材料的开发已成为当前建筑行业的趋势, 所以外幕墙施工中出现采用环保幕墙新体系—竹钢幕墙应用在建筑中, 具有阻燃、耐火、防腐、抗老化等特性。同时,不同于幕墙。 笔者对“竹钢”这一新型材料的性能、优势及主要用途进行了阐述，并在广阳岛国际会议中心EPC项目项目中进行了成功应用，后续发展开辟了一条新的道路，为推动我国新型、绿色建筑的发展具有重大意义。

2、项目简介（工程概况）

广阳岛国际会议中心EPC项目位于重庆市南岸区广阳岛内的滨江区域，是生态文明之窗，是长江风景之眼，是生态文明思想的集中体现地。本次设计采取“重保护、轻介入”的用地法则，依山就势，顺势而立。工程性质为高层及多层公建，建设规模：总建筑面积7.5万㎡，分为会议区和酒店区两个功能区块，地下一层，最大建筑高度45.2m。总占地面积 18.11万㎡，总建筑面积 7.5万㎡。项目由重庆广阳岛绿色发展有限公司承建，建筑面积地上63040.79㎡ ，其中建筑中幕墙系统划分：玻璃幕墙系统、青砖砌筑系统斩假石系统、采光顶、木格栅及其他木制品。依托会议中心的运营逻辑：“叠加一个立体的山水生态园林，让会议中心在自然环境中消隐。”在不同标高平台上分布功能区，以多标高的景观廊、台系统连接。营造一个立体的山水生态园林，使会议中心在自然环境中融合消隐，故会议中心外立面幕墙原生态的设计理念就更加至关重要。

3、竹材及衍生材料性能

3.1重组竹

3.1.1什么是重组竹

重组竹又称重竹，是将小径级竹材、枝丫材等低质材，经碾轧设备加工为横向不断 裂、纵向松散而交错相连的竹丝或竹束，然后经干燥或热处理、施胶、组坯、热压而成的一种强度大、密度高、具有天然竹材纹理结构的新型竹质人造板材"气其中，重组竹 的二代产品——竹钢的力学性能，景观效果尤其突出，

3.1.2重组竹特性

重组竹突破了对竹材传统的切削加工模式，为竹材的综合利用开拓了新途径，并且由于小径竹、枝丫等低质材也可作为其材料，从而提高了竹材的利用率，可高达90%以上，远高于其他竹质人造板，实现了对资源的最大化利用闽。重组竹在纵向、横向均有 高承载力，可设计出比竹集成材更轻薄纤细的造型。此外，由于重组竹是由更为精细的 竹束构成，不易变形，在尺寸稳定性上要优于其他竹质人造板。

3.1.3重组竹在建筑中的应用

重组竹的力学性能及景观特性均优于竹胶合板、竹复合板以及大多数竹集成材"J, 在建筑及景观领域有着极大的应用前景。表面竹纤维的肌理较之竹复合板、竹集成材更 为细腻，经过碳化后色泽也更为沉稳，大气，用作建筑表皮材料时，可营造出较强的线 性感。目前，重组竹在景观建筑、小品、铺装上均已得到应用。

3.2竹钢

3.2.1什么是竹钢

竹钢材料是一种性能较为突出的改造升级新型建材。竹钢取材于中国南部地区普遍常见的竹材资源，经纤维化竹束帘制备改造，充分导入酚醛树脂，连续式网带干燥处理， 大幅面板坯铺装和成型固化等多项技术工艺基础上，显著提高了竹基纤维复合材料的可调控性和使用性能，生产出的多用途高性能竹基纤维复合材料。竹钢具有优越的力学性能及环境友好特性，包括高强度、环保低碳、无气味、耐磨、阻燃、耐候性好、使用年限久等， 在现代建筑中有着极为广阔的应用前景。

3.2.2竹钢的物理性能

竹钢，全称“高性能竹基纤维复合材料”，竹材利用率高达90% 以上，主要成分为竹纤维、酚醛树脂和水，各自占比为88%，6% 和6%。竹钢兼具强度高、耐磨、耐候、防潮、防腐、阻燃等特性，力学性能指标优异，如抗拉强度超300MPa，抗压强度超180MPa，抗弯强度超过300MPa，弹性模量在30GPa 以上，其强重比优于玻璃钢纤维等其他复合材料。竹钢的防腐、防虫性能很好，相关防白蚁试验结果显示1 年以上无白蚁蛀蚀痕迹，竹钢经过阻燃处理防火性能已经达到 B1 级标准，耐水性非常好，并有良好的防霉效果。

3.2.3竹钢与木材、钢材性能比较

相较于传统木材及防腐木材，竹钢性能有如下显著优势 ： 竹钢的重量相当于普通的松木，而强度却是紫檀的两倍 ；竹钢在强度、硬度、防腐耐磨、握钉能力、阻燃等方面均优于大多数传统木材与防腐木材。另外，竹钢的拉伸强度则是同等质量钢材的3 倍。

3.2.4竹钢板材的特性

（1）易加工性。可锯切，可采用现有的木材锯切设备任意锯切加工，考虑竹钢板材比较坚硬，为提高锯切效率，建议采用合金刀具 ；可铣刨，同一般的木材，竹钢板材可铣型、可砂光、可刨光，加工面非常光洁，异于普通木材无结疤和虫蛀，无须补腻，加工面也非常完整；可连接，虽然竹钢板材过硬，不宜采用钉接，但利用其优秀的握钉性能，可以先铣空后再用自攻钉固定连接，连接结实可靠；易拼接，可通过螺接、指接、叠拼、直拼、错缝拼等多种方式，生产出大型方材。

（2）耐候、耐久性。竹钢主要组分包括可循环再生的慈竹、环保胶酚醛树脂和水分组成。同时，其表面可涂装油漆特性使竹钢板材耐久性和耐候性良好、坚固耐磨，即使在多雨、潮湿气候下也不易变形、腐蚀。

（3）阻燃性强。竹钢阻燃等级为有机材料 B1 级（难燃），在燃烧碳化后无烟、毒气产生，一定时间内保有一定强度。

（4）表面附着性。竹钢板材饰面可根据具体需要，擦刷、喷涂各类木油、木蜡油、醇酸清漆、硝基清漆、水性清漆以及已调色后的调和漆和木蜡油等。竹钢也可采用常规的木材着色剂，调出所需的任意色彩。

4、本项目应用

4.1项目外立面设计

本项目广阳岛国际会议中心中竹钢幕墙主要分布在多功能厅、大宴会厅南面、东西面。竹钢具备良好的耐候、防火性能。近于天然木材，其色彩淡雅、自然、质朴，适用于亲近自然的景观建筑，并且竹钢材料可与其他传统材料搭配使用，将会取得良好的效果。竹钢的高度分格为3700mm，宽度分格为1150mm。竹钢竖向龙骨采用：120*60*5mm钢龙骨，表面热侵镀锌处理；横向龙骨采用L50*5mm角钢，表面热侵镀锌处理。横向龙骨与竖向龙骨采用一端焊接一端螺栓连接的方式固定。竖向龙骨与主体结构采用钢连接件螺栓连接，钢连接件与主体预埋件焊接连接，竹钢结构对气候环境的适应能力较强，因此会议室多功能厅，大宴会厅，完全采用竹钢材料进行建设，取得良好的效果其吸湿性较好，不开裂，也不变形。本次宴会厅竹钢被用作外墙和外立面的主打材料。它可以作为结构的承重构件，也可以作为外部贴面。颜色和质地都比后期添加的装饰材料优良。设计中外立面大面积的玻璃与竹制材料构成简约的现代主义构图，表达了设计师对传统的尊重、对自然和生活品质的追求。

4.2设计环保原则

材料作为景观的本质语言，在极大程度上担任了地域、文化属性的载体。竹材具备突出的力学性能，极易再生与加工，是一种优秀的生态材料。它有着原始、 质朴的色彩与独特的肌理表现力，极具自然与乡土气息，能为都市中繁重的生活带来轻松、愉悦之氛围。此外，竹还是中华文明中高风亮节、虚怀若谷的君子品质代表。

5、结语

随着大众对提高生活品质及回归自然诉求的日益增长， 国内建筑行业对竹木结构需求量显著。竹钢材料不仅可广泛用作一般建筑结构及装饰材料，在大跨度建筑结构方面也具有很好的应用前景。目前，高效开发竹材资源已经成为我国解决木材资源短缺的有效途径。竹钢材料的推广与应用将为调整林业资源结构、缓解国家森林资源不足、满足国民经济建设对林业产品的不同需求提供一条崭新的渠道。在建筑领域，采取多种材料组合搭配使用，充分发挥各种材料的长处，并兼顾环保性，将是未来建筑的发展方向。竹钢材料物理性能优良且易于加工，还兼具色泽自然、质感细腻、富有亲和力等景观特征，在景观建筑设计中应用形式丰富， 景观表现力突出。同时，其高性价比、环保低碳优势决定了其未来在景观建筑应用中具备更强的竞争力。

【参考文献】

[1]匡启晨,王之学,张卓等.陶砖体系外立面幕墙施工技术[J]

[2]李佳伟,李政等.竹钢在景观建筑中的应用研究[J]